海洋浮游植物是海洋的初级生产者,作为海洋食物网中的基础环节,在海洋生态系统中的能量转化和物质循环过程中起着重要作用。对海洋而言,沙尘沉降可以提供浮游植物生长所需要的限制性营养元素(如:N、P、Si)和痕量元素(如:Fe),促进其光合作用,增加海洋的初级生产力。研究发现沙尘沉降对不同海域生态系统的影响不同。黄海海域的营养盐和叶绿素浓度含量均比较高,而西北太平洋海域恰恰相反。因此,比较分析沙尘沉降对这两个不同海域生态系统的影响可为该领域的研究提供一些新的见解。本文于2009年3月26日-4月15日和2010年5月22日-6月3日分别在黄海(36°1′40″N,124°2′27″E)和西北太平洋(29°59′80″N, 136°59′23″E)进行了沙尘添加的现场培养实验,探讨了亚洲沙尘对黄海和西北太平洋海域中浮游植物生长以及群落结构的影响。黄海现场培养实验结果显示,添加沙尘组(所加沙尘A为2008年5月28日沙尘发生期间在青岛采集)和对照组中叶绿素浓度均在第4天后开始明显增高,第7天达到最大值。添加沙尘A1组(150mg/L)和添加沙尘A2组(300mg/L)中叶绿素浓度高于对照组,在第7天时约为对照组的1.3倍。对照组和沙尘A1组中叶绿素浓度在第8天后开始降低,而沙尘A2组叶绿素浓度在第7-12天之间仍维持较高的浓度,在第13天后才开始降低。这些结果表明,沙尘添加对黄海初级生产力的增加有一定的促进作用。而且,沙尘添加量的增加可以在更长时间尺度上维持该海域较高的初级生产力水平。沙尘添加对浮游植物群落结构影响的研究显示,对照组中浮游植物优势种为隐藻、中肋骨条藻(硅藻)和双鞭毛藻(甲藻),其相对丰度分别为36.6%、29.5%和14.1%;而添加沙尘组在培养到第9天时,浮游植物优势种仅为硅藻,主要包括中肋骨条藻、角毛藻和海链藻。添加沙尘A1组中,三个优势种的细胞密度分别为对照组的66倍、488倍和60倍,相对丰度分别为56.5%、19.6%和22.5%。添加沙尘A2组中,三个优势种的细胞密度分别为对照组的251倍、3068倍和350倍,相对丰度分别为45.4%、25.8%和27.6%。与对照组相比,添加沙尘组中中肋骨条藻、角毛藻和海链藻的细胞密度均有很大幅度增加,其他物种的细胞密度相比对照组有所降低或变化不大。西北太平洋现场培养实验结果显示,对照组中叶绿素浓度在培养过程中变化不明显,均小于0.10μg/L;而添加沙尘组(所加沙尘A和B分别为2008年5月28日和2010年3月20日在青岛采集的沙尘)中叶绿素浓度在第2天后开始明显增高,第3、4天时达到最大值,之后逐渐降低。添加沙尘A1组(150mg/L)中叶绿素最大浓度为对照组的81倍。添加沙尘B1组(150mg/L)和B2组(300mg/L)中叶绿素最大浓度分别为对照组的149倍和292倍。在硝氮和尿素氮加富组,即使氮的初始浓度高于添加沙尘组的10倍,浮游植物的增长速率仍远低于添加沙尘组。在培养到第5天时,氮加富组中叶绿素浓度才开始明显增高,第9天时达到最大值,约为对照组的10倍。在同时添加沙尘B1和硝氮组中,叶绿素浓度总量为只添加沙尘B1组与只添加硝氮组叶绿素浓度总量之和的3倍。在同时添加沙尘B1和尿素氮组中,叶绿素浓度总量为添加沙尘B1组与添加尿素氮组叶绿素浓度总量之和的1.6倍。这些实验结果表明,沙尘添加对西北太平洋海域浮游植物生长有明显的促进作用。而且,当沙尘携带的化学物质不同时,对浮游植物生长的促进作用也有所不同。单纯的氮营养盐加富亦可以促进西北太平洋浮游植物的生长,但其促进作用远小于沙尘,据此可推断,氮为西北太平洋浮游植物生长的控制因素,而添加的沙尘所提供的其它营养元素也为控制因素。沙尘与氮的协同作用相比沙尘更能促进该海域的初级生产力的增高。另外,培养实验过程中,对照组以及其他组的浮游植物群落结构均发生了很大变化。例如,初始海水中浮游植物的优势种为菱形藻(硅藻)、角毛藻(硅藻)、微型甲藻(甲藻)和隐藻。培养到第4天(叶绿素含量最高),对照组中浮游植物优势种为菱形藻、角毛藻和丹麦细柱藻(硅藻),其相对丰度分别为55.6%、31.1%和13.3%;而添加沙尘A1组浮游植物优势种仅为菱形藻,其相对丰度为99.8%,细胞密度为对照组的242倍。添加沙尘B1组浮游植物优势种仅为角毛藻,其相对丰度为96.6%,细胞密度为对照组的900倍。两次培养实验的结果进行比较可以看出,添加相同量的沙尘对西北太平洋开阔海域浮游植物生长的促进作用相比于黄海海域更为显著。另外,亚洲沙尘添加均影响了两个海域浮游植物的群落结构,且沙尘的化学组成以及海水的地域差异对其发挥着重要作用。